Анализ модели белка LuxS Bacillus subtilis, PDB ID 1IE0

, 4 курс ФББ МГУ

В отчете приведены результаты анализа качества структуры 1IE0, расшифрованной методом РСА Hilgers MT & Ludwig ML в 2001 году и находящейся в PDB под кодом 1IE0 [1]. В результате анализа структуры выявлен активный центр и центр связывания иона цинка. Предполагается, что субстрат представляет собой небольшую молекулу небелковой природы.

Введение

В работе [1] описана расшифрованная структура белка LuxS, участвующего в процессе quorum sensing. Quorum sensing - явление межклеточной коммуникации при помощи регуляции концентрации определенных сигнальных веществ. Предполагалось, что LuxS синтезирует это сигнальное вещество. Quorum sensing происходит при регуляции процессов, зависящих от плотности популяции, таких, как агрегация клеток, споруляция, биолюминесценция и др. Большинство видов бактерии обладают способностью к quorum sensing, гомологи LuxS обнаружены практически во всех видах, чьи полные геномы представлены в базах данных (на 2001 год [1]).

Сегодня известно, что LuxS, или S-рибозилгомоцистеинлиаза, (EC 4.4.1.21) относится к семейству carbon-sulfur lyases и катализирует реакцию расщепления S-(5-дезокси-D-рибозил-5)-L-гомоцистеина на L-гомоцистеин и (4S)-4,5-дегидроксипентан-2,3-дион (DPD). DPD активирует синтез сигнального вещества AI2 [2].

LuxS является гомодимером и имеет необычный фолд. В LuxS выявлены 2 тетраэдрических сайта связывания цинка, похожие по своей структуре на аналогичные сайты в некоторых пептидазах и амидазах.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

 

Результаты

·  Запись PDB 1IE0 содержит цепь А мономера LuxS длиной 156 а. о. (хотя биологическая единица - гомодимер), 84-ый остаток цистеина в которой модифицирован в цистеинилсульфоновую кислоту, ион Zn2+ и глицерин.

·  Статья [1] опубликована в 2001 году в журнале (2001) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98:

·  Авторы статьи - Mark T. Hilgers и Martha L. Ludwig.

·  Метод решения фазовой проблемы - множественное изоморфное замещение (MIR).

·  Всего измерено 21965 структурных факторов.

·  Разрешение структуры - 1.60Å, максимальное разрешение для использованных рефлексов — 21.69Å. В этот диапазон попадают 92% всех рефлексов.

·  Тип симметри ячейки - P

 

·  R-factor = 0.174, a R-free = 0.204. R-factor < 25%, следовательно модель достаточно хорошая. R-free немного больше, чем R-factor и разница между ними небольшая. Следовательно, нет подозрения на overfitting.

Анализ структуры с помощью PROCHECK [3], WHAT_CHECK [4], EDS [5]

Карта Рамачандрана

125 из 156 остатков ( 89.3% ) находятся в наиболее предпочтительных областях, оставшиеся%) - в дополнительных предпочтительных областях. 16 остатков — Gly и Pro, не рассматриваются.

В предпочтительной области лежат почти 90% всех остатков, и никакие остатки не лежат в запрещенной области, что почти полностью удовлетворяет условиям.

Точность вписывания остатков в электронную плотность

Для N-концевого фрагмента с 2 по 7 остаток наблюдаются маргинальные значения Z-score и RSR. Это вызвано тем, что они плохо вписаны в электронную плотность.

Несколько остатков в N-конца имеют положительный Z-score > 2, что говорит о том, что электронная плотность этих остатков сильно непохожа на электронную плотность таких же остатков в известных структурах.

Кроме того, N-концевой фрагмент имеет большой

B-фактор, что говорит о его

значительной подвижности.

Неблагоприятное окружение

Неблагоприятное окружение обнаружено для остатков 26 LYS, 82 MET, 44 ASN и 46 GLN.

Для 82 MET оценка комфортности окружения является низкой, т. к. рядом с ним расположен остаток цистеинилсульфоновой кислоты. Остальные три остатка лежат на поверхности белка, взаимодействующей с соседней молекулой. Например, ASN 44:

Для остатков соседней молекулы показана только электронная плотность, проволочная модель не показана.

Молекулы воды без водородных связей

Расстояние между молекулой воды HOH 1161 и ближайшим остатком из цепи А составляет 4.5Å, а это расстояние слишком велико для водородной связи. На расстоянии около 4Å от этой молекулы находится кольцо фенилаланина соседней молекулы. Не похоже, что где-то образуется водородная связь.

Кроме того, остаток плохо вписан в электронную плотность.

 

Заключение

 

Модель 1IE0 имеет высокое разрешение и является достаточно качественной, об этом свидетельствуют глобальные индикаторы (распределения RSR и Z-score, R-factor, R-free и их соотношение). Большинство остатков, определенных как маргиналы, скорее всего, являются таковыми из-за взаимодействий между соседними молекулами в кристалле.

 

Литература и ссылки

[1] Mark T. Hilgers, Martha L. Ludwig // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98: // 2001

[2] http://www. ebi. ac. uk/interpro/IEntry? ac=IPR003815

[3] http://www. ebi. ac. uk/thornton-srv/databases/cgi-bin/pdbsum/

[4] http://swift. *****. nl/gv/pdbreport/

[5] http://eds. bmc. uu. se/eds/